"Gestione delle risorse: Rifiuto/Sottoprodotto" presentazione di M. Dalla Rosa, Università di Bologna - CIRI Agroalimentare. Quinta giornata di "Curiosi Sostenibili" ciclo di appuntamenti sull'innovazione green. Come ridurre a zero lo smaltimento in discarica dei rifiuti? Il rifiuto, urbano o industriale, diventa risorsa da reinserire nei cicli produttivi. La ricerca scientifica ci offre le risposte per sviluppare un ciclo virtuoso di uso sostenibile delle risorse.
#Sostenibilità: valore etico e leva di marketing. Scenari e best practice.
Gestione delle risorse: #Rifiuti
1. Gestione delle risorse: Rifiuto/
Sottoprodotto
Faenza, 25 Febbraio 2014
Marco Dalla Rosa
Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale
Agroalimentare
Alma Mater Studiorum Università di Bologna
Campus di Cesena
venerdì 28 febbraio 2014
2. OUTLINE
Premessa
Utilizzo di Scarti e Residui della lavorazione
agricola: la bioraffineria
Il problema del packaging e la Bioeconomy
Lo spreco alimentare
Utilizzo di Scarti e sottoprodotti di processo in
uso alimentare
Caratteristiche funzionali dei componenti
recuperati
Utilizzo composti di valore funzionale nel food
design
Conclusioni
venerdì 28 febbraio 2014
5. The Bioeconomy
Using research and innovation to produce renewable raw
materials sustainably in agriculture, forestry, fisheries
and aquaculture…
5
…and to process renewable raw materials into value added
products in the food, bio-based and energy industries.
J. Lucas, 2013
venerdì 28 febbraio 2014
6. OUTLINE
Premessa
Utilizzo di Scarti e Residui della lavorazione
agricola: la bioraffineria
Il problema del packaging e la Bioeconomy
Lo spreco alimentare
Utilizzo di Scarti e sottoprodotti di processo in
uso alimentare
Caratteristiche funzionali dei componenti
recuperati
Utilizzo composti di valore funzionale nel food
design
Conclusioni
venerdì 28 febbraio 2014
7. 7
White/Industrial Biotechnology (IB):
a common challenge for the Technological
Platforms "SusChem" and "Food for Life“
at the European and Italian level
Fabio Fava
Ph.D., Professor of Industrial & Environmental
Biotechnology
Faculty of Engineering
Alma Mater Studiorum – University of Bologna
E-mail: fabio.fava@unibo.it
venerdì 28 febbraio 2014
8. 8
Food-industry
surplus
Tailored crops
Sugars
(Lipids, Proteins,
other chemicals)
Biochemical treatment
Food and
nutrition
products, new
ingredients
with
beneficial
health
properties
“ C o n s t r u c t i o n ” o f
p l a n t s w i t h b e t t e r
sensory, nutritional and
production properties
Proper enzymes
and/or microbes
in a suitable biotech
process
New/improved
fermentative
and enzymatic
products with
beneficial
health
properties.
Improved
production of
microbes
carrying
bioactive
agents
IB for “Food for Life” : food quality & manifacturing
Food-industry
residues, wastes
Agro-industry
residues & surplus
Prof. Fabio Fava - UNIBO
venerdì 28 febbraio 2014
9. 9
Biomass,
Agroindustry
(by)products
Sugars
(Lipids, proteins,
etc
Biospecialties
Food ingredients
Pharmaceuticals
Fine chemicals
Biomaterials
Fine chemicals
Chemo-physical treatment
and/or enzymes
Biofuels
Ethanol, biodisel
Hydrogen, biogas Bulk chemicals
Base Chemicals
Plants for
the Future
and
EPOBIO
Innovative and
sustainable
use of forest
resources
Food
for
Life
Biofuels
White Biotech/IB in the Food Value Chain
IB: a common challenge for different ETPs
H2 &
fuel
cells
Textile &
chlotings
White Biotech/IB in the Non Food Value Chain
Prof. Fabio Fava - UNIBO
venerdì 28 febbraio 2014
10. OUTLINE
Premessa
Utilizzo di Scarti e Residui della lavorazione
agricola: la bioraffineria
Il problema del packaging e la Bioeconomy
Lo spreco alimentare
Utilizzo di Scarti e sottoprodotti di processo in
uso alimentare
Caratteristiche funzionali dei componenti
recuperati
Conclusionivenerdì 28 febbraio 2014
12. Toward an eco-design of safe and
sustainable bio-based packaging
for food
Nathalie GONTARD, EcoBioCAP coordinator, INRA, France
H. ANGELLIER, C. GUILLAUME, V. GUILLARD (Univ. Montpellier II, Fr.),
C. SCHÖNWEITZ (Fraunhofer IVV, Ge.), F. FAVA (Univ. Bologna, It.), C.
LAGARON (CSIC, Es.), M. MAJONE (Univ. Roma. It.)
venerdì 28 febbraio 2014
14. INPUTS =
Resources used
Exhaustion vs
Renewing
• Energy
• Materials
• Land
• Air
• Water
• Soil
• Waste
OUTPUTS =
Emissions to…
Accumulation vs
Elimination
Raw materials production
or acquisition
Manufacturing,
processing,
formulation
Distribution,
transportation
Use, reuse,
maintenance
Waste production &
management
14
Obsolescence vs
Sustainability
What sustainable
means?
Nathalie GONTARD, EcoBioCAP coordinator, INRA, France
venerdì 28 febbraio 2014
15. Fresh fruits and vegetables losses (FAO)
Food and sustainability
Nathalie GONTARD, EcoBioCAP coordinator, INRA, France
venerdì 28 febbraio 2014
16. Food production Food losses vs. Food waste
Up to 40%
Production, distribution,
consumption
Developing countries Developped countries
Up to 20%
responsible for obesity and
other diseases
Less than 50% of production
reach the target
15% missing food
16
Food and sustainability
Nathalie GONTARD, EcoBioCAP coordinator, INRA, France
venerdì 28 febbraio 2014
20. Necessario valutare l’idoneità tecnologica
20
• Orientamento ad una
sempre più ridotta
dipendenza dalle
risorse fossili:
economia “biobased” e
conseguente recupero
di energia
• Sviluppo di nuovi
materiali “amici
dell’ambiente”
• Maggior valore
aggiunto sul prodotto
finale e minore
impatto ambientale
venerdì 28 febbraio 2014
21. Texture Analyser TA.HDi type,
with a Tensile Grip (A/TG)
accessory
Perkin-Elmer type Pyris
DSC-6 Instrument
Shimadzu DTG-60
simultaneous DTA-TG
apparatus
Sample Thickness
Tester DM-G
Perkin-Elmer-1725-X
spectrophotometer
GDP-C Brugger
Feinmechanik GmbH
permeability device
Characterization
venerdì 28 febbraio 2014
22. Lyfe Cycle Assessment (LCA) can
help set the right direction for
product innovation
Human Health
Ecosystem Quality
Climate Change
Resources
Damage Category
Environmental
Indicators
Energy consumption
Water consumption
Solid waste
Global warming
Ozone depletion
Human toxicity
Acidification
Eutrophication
Aquatic ecotoxicity
Multilayer Polymer Bag for Food Packaging Application
venerdì 28 febbraio 2014
25. CIRI Agroalimentare
• www.agroalimentare.unibo.it
• www.mam.unibo.it
• cirifood@unibo.it
• maurizio.fiorini@unibo.it
•vincenzo.tumiatti@unibo.i
t
• CONTATTI
• MatFood Project è un laboratorio
avanzato di ricerca industriale sulle
tematiche alimentari,
nutraceutiche, dei cosmetici e dei
materiali e tecnologie per il
packaging.
• Nato per rispondere alle richieste
interdisciplinari di un settore ad
altissima intensità tecnologica,
MatFood Project coordina le
attività di oltre 200 ricercatori con
una dotazione strumentale di
eccellenza, impegnati su decine di
contratti di ricerca privata e
numerosi progetti internazionali
finanziati dalla Comunità Europea.
• MatFood Project è una struttura
che si sviluppa direttamente
all’interno dell’industria
manifatturiera attraverso laboratori
“in azienda” in cui team misti
università-impresa sviluppano
soluzioni, prodotti e macchine
innovative per il settore alimentare.
• Nuovi materiali, nanotecnologie,
sensoristica avanzata, importanti
partnership industriali ed una
consolidata esperienza nelle
tecnologie alimentari e
nutrizionistiche consentono a
MatFood Project di progettare
soluzioni innovative, realizzare
prototipi e testarli sul campo.
venerdì 28 febbraio 2014
26. OUTLINE
Premessa
Utilizzo di Scarti e Residui della lavorazione
agricola: la bioraffineria
Il problema del packaging e la Bioeconomy
Lo spreco alimentare
Utilizzo di Scarti e sottoprodotti di processo in
uso alimentare
Caratteristiche funzionali dei componenti
recuperati
Conclusioni
venerdì 28 febbraio 2014
27. Esempio N.1: Produzione di
Biovanillina da Crusca (a)
Obiettivo: Sviluppare un processo per la produzione di vanillina naturale da
crusca di grano (con Prof. M. Ruzzi, Univ. Viterbo e Prof. L. Setti, Univ.
Bologna).
Sponsor: MIUR (2 PRIN, 2002-05); Azienda (2006-08); FP7 NAMASTE (‘10-’12)
Razionale:
La Vanillina e’ uno dei flavour piu’ usati (12.000 ton/anno)
E’ prodotta al 97% via ossidazione chimica di Guaiacolo e Lignina ( ~13 €/kg).
La vanillina naturale si ottiene da Vanilla sp. (1% del mercato; ~2,000 €/kg).
Puo’ essere anche prodotta da Acido Ferulico via conversione microbica;
I costi della produzione biotecnologica possono essere ridotti usando
microorganismi piu’ specifici, Acido Ferulico da sottoprodotti largamente
disponibili a basso costo, come la crusca di grano (1.7 mil ton/anno in Italia), che
lo contiene in grandi quantita’ (5 g/kg), attraverso un processo intensificato.
Attivita’: a) pretrattamento enzimatico crusca per generare Acido Ferulico, b)
ottenimento di un microorganismo produttore di vanillina e c) sviluppo di
processo per la produzione e il recupero del prodotto.
By courtesy of Prof. F. Fava
venerdì 28 febbraio 2014
28. Obiettivo: messa a punto di una strategia per la valorizzazione integrata
dalle acque di vegetazione (~4 Milioni Ton/anno in Italia), attraverso la
produzione di poliidrossialcanoati (PHA) ma anche polifenoli e biogas.
(collaborazione con Prof. M. Majone, Università di Roma “La Sapienza”)
Sponsor: MIUR (PRIN 06-07), Fondaz. Monte (08); FP7 EcoBioCap (11-14)
Razionale:
PHA sono polimeri biodegradabili, biocompatibili e, in particolare i copolimeri
Poliidrossibutirato/Poliidrossivalerianato, hanno proprieta’ simili al
polipropilene a bassa densita’. Molto interessanti per imballaggi alimentari.
La loro produzione e’ di 45000 ton/anno ma diverra’ di 10 Milioni ton/anno
nel 2020. Il loro costo (produzione con coltura pura su glucosio) e’ di 9€/kg
(contro 1 €/kg del polietilene). Questo puo’ diminuire se li si produce da un
rifiuto/effluente agroindustriale molto disponibile a basso costo, quale le
acque di vegetazione.
Approccio: Produzione di PHA da acque di vegetazione via loro digestione
anaerobica verso acidi grassi (VFA) poi impiegati per alimentare colture
miste acclimatate che producono PHA. I PHA vengono poi recuperati dalle
cellule.
Esempio 2: Valorizzazione integrata
di acque di vegetazione (a)
By courtesy of Prof. F. Fava
venerdì 28 febbraio 2014
29. NAMASTE - EU
New Advances in the integrated Management
of food processing wAste in India and Europe:
use of Sustainable Technologies for the
Exploitation
of by-products into new foods and feeds
KBBE-2009-2-7-02 “Valorization of by-products in food
processing”
Collaborative project (small/medium scale) in coordination
with DBT (India)
Coordinatore: Fabio Fava
DICAM, Alma Mater Studiorum-University of Bologna - Italy
( fabio.fava@unibo.it)
venerdì 28 febbraio 2014
31. OUTLINE
Premessa
Utilizzo di Scarti e Residui della lavorazione
agricola: la bioraffineria
Il problema del packaging e la Bioeconomy
Lo spreco alimentare
Utilizzo di Scarti e sottoprodotti di processo in
uso alimentare
Caratteristiche funzionali dei componenti
recuperati
Utilizzo composti di valore funzionale nel food
design
Conclusioni
venerdì 28 febbraio 2014
32. 9 novembre 2006
approccio PAN & TAILORED FOODS (cibi su misura)
Food and Drink Europe,
Nov. 2006
Evidente un’urgente
necessità per
incrementare gli
investimenti in R&D per
supportare l’innovazione
e promuovere la
creazione di prodotti a
valore aggiunto più
elevato
venerdì 28 febbraio 2014
33. Incremento di funzionalità e sostenibilità
Prodotti tradizionali arricchiti o fortificati
Valutazione della reale efficacia degli interventi di
arricchimento
Controllo dei benefici in vivo necessario per claims
Simulazione di rilascio bioattivi in fase digestiva
33
Numerosi esempi:
Yogurt con steroli / prebiotici
Patate al Selenio
Piadina al Selenio
Latti con fitosteroli e β-glucani
Prodotti da forno con steroli
Riscoperta di cereali antichi con maggiori
funzionalità
..............
venerdì 28 febbraio 2014
34. 31
Caratterizzazione e produzione di ingredienti
•Coloranti da fonti naturali vegetali, bacche e frutta
•Alternativa ai coloranti sintetici o naturali estratti
da fonti non alimentari
venerdì 28 febbraio 2014
41. Popolazione a rischio povertà
at-risk-of-poverty (ROP)
threshold, stabilito al 60 %
del valore mediano del
guadagno disponibile dopo
aver considerato gli aiuti
sociali
Individuazione delle abitudine
della popolazione ROP
valutazione delle carenze o
sbilanciamenti nutrizionali
formulazione (Food design
anche questo) usando
ingredienti funzionali al
bilanciamento della dieta dei
ROP ma a basso costo
41
venerdì 28 febbraio 2014
43. CEN workshop Agreement x Chance Food
1 Scope
This document specifies the general, specific requirements
and labeling criteria of CHANCE food. It proves specific (as
describe below) requirements relevant to raw and functional
ingredients, food design and formulation, production
process, packaging design and analytical approach for fruit,
vegetables and animal origin based CHANCE food and
ready-to eat- CHANCE pizza.
Moreover it provides general labeling requirements for
CHANCE food.
43
venerdì 28 febbraio 2014
44. Utilizzo sottoprodotti
1. Berry cakes
fibre ingredients from the berry press cake (by product of berry juice process)
which could be used in different type of products (yogurt, soup or shot).
2. Bioprocessed brans
fermentation with lactic acid bacteria has a well-known role in enhancing the
nutritional properties as well as the texture and palatability of whole grain and
fibre rich products.
Lactic acid bacteria fermentation is a useful tool to obtain specific results
such as the increase in dietary fibre solubility and overall bioactivity, but
selection of appropriate strains is an important pre-requisite for successful
achievements.
The effect of bioprocessing on different particle size bran to enhance its
nutritional properties have been investigated.
3. Tomato pomace (Tomato-processing by-product)
However, it is well known that the main source of fibre, but also of other
micronutrients important for nutritionally correct food are contained in peels
and seeds. Unfortunately, these parts of fruits are usually discarded as the
by- products or the waste in majority of commonly used processing
procedures applied in fruit and vegetable processing
44
venerdì 28 febbraio 2014
62. OUTLINE
Premessa
Utilizzo di Scarti e Residui della lavorazione agricola: la
bioraffineria
Il problema del packaging e la Bioeconomy
Lo spreco alimentare
Utilizzo di Scarti e sottoprodotti di processo in uso alimentare
Caratteristiche funzionali dei componenti recuperati
Utilizzo composti di valore funzionale nel food design
Conclusioni
venerdì 28 febbraio 2014
65. ALMAFOOD IRT: FROM FORK TO FARM
Food and Health: Biochemistry, Physiology and Nutrition
Food and health: clinical aspects
Food safety
Plant food production
Quality and processing of plant - derived food
Animal food production
Quality and processing of animal- derived food and feed
By-products valorization
Environmental impacts and sustainability of food
production systems
venerdì 28 febbraio 2014
66. ALMAFOOD IRT e Ricerca Europea
66
venerdì 28 febbraio 2014